однорежимный процесс лазерной сварки из алюминиевого сплава 6063

реферат :Цель работы — изучить оптимальную Лазерная сварка схему процесса для алюминиевого сплава 6063 с целью повышения прочности точечного сварного соединения, учитывая, что прочность сплава 6063, сваренного импульсным лазером, низка и не соответствует реальным требованиям. Была использована однорежимный волоконный лазер для сварки алюминиевого сплава 6063, при этом спиральные точки образовывались тончайшей линией вместо одиночного импульса лазерная точечная сварка . ортогональный эксперимент был проведен на мощность лазера, скорость сварки и дефокусирование для получения оптимальных параметров. посредством анализа внешнего вида и микроструктуры сварки была объяснена причина увеличения напряжения точки сварки. когда мощность лазера была 70 Вт, скорость сварки

Ключевые слова :алюминиевый сплав 6063; одно模овый волоконный лазер; Лазерная сварка ; напряжение

алюминиевые сплавы имеют преимущества легкого веса, высокой прочности, легкой обработки и формы и хорошей коррозионной стойкости. они широко используются в таких отраслях промышленности, как аэрокосмическая, аппаратная и автомобильная промышленность. с развитием науки и технологий, были пред
алюминиевый сплав имеет высокую рефлективность к лазерам, требуя более высокой лазерной энергии для достижения сварки. Кроме того, элементы с низкой температурой плавления, такие как mg и zn в алюминиевых сплавах, склонны сгореть, что приводит к
Изделие использует 1000 В однорежимный волоконный лазер для сварки спиральной проволоки, образуя место сварки. путем оптимизации параметров процесса достигается максимальная прочность на растяжение точки сварки. он также сравнивается с прочностью на растяжение точек сварки

1 эксперимент сварки

1.1 материалы

материал - алюминиевый сплав, со степенью 6061, и толщиной 0,5 мм. химический состав материала показан в таблице 1. разрезать материал на 200 мм х 100 мм пластины, очистить с помощью алкоголя и воды, и отложить в сторону. метод сварки - лапная сварка, и зажи

Таблица 1Химический состав 6061Алюминиевого сплава (массовая доля) %

1.2 оборудование

экспериментальное оборудование использует однорежимный волоконный лазер, произведенный ipg для сварка , диаметром волокна 0,14 мкм, и средней мощностью 1000 В. экспериментальная платформа в основном состоит из лазера, компьютера, системы оптического пути и системы управления, как показано на рисунке 1а. лазер отражается сканирующим гальванометром и фокусируется на рабочей плоскости источник После фокусировки лазерного луча системой оптического пути размер пятна составляет примерно 0,4 ~ 1,0 мм. электронный тестер на протяженность, производимый компанией Jin Huaxing Experimental Equipment Co., Ltd (модель: WDH-10), используется для испытания протяженности шва сварки. Внешний вид сварки проверяется металлографическим микроскопом, с маркой Beijing North Star и номе

фиг.1 экспериментальная платформа

2 Эксперименты и результаты лазерного сварного процесса

2.1 Сравнение графического дизайна и внешнего вида сварки

Импульсный лазерная точечная сварка использует 500-ваттный лазер Nd: YAG для сварки, с параметрами сварки Требование диапазона 0,6 ~ 0,8 мм. лазерная точечная сварка Лазер излучает импульс, который действует на материал, образуя схема места сварки показана на рисунке 2а. из-за фокусированного места однорежимного волоконного лазера, который составляет всего 0,28 мм, лазер В результате сварки, проходящей по спирали, пучок образует сварочное пятно диаметром 0,8 мм. и спираль имеет 4 поворота. есть определенная степень лазерного перекрытия между каждым Схема сварки с помощью лазера точка сварки показана на рисунке 2b.появление импульсной лазерной точечной сварки показан на рисунке 2с, и внешний вид места сварки, образованного спиралью, показан на рисунке 2d. размер двух точек сварки почти идентичен, и нет значительную разницу можно наблюдать визуально.

Рисунок 2 и вид сварочных пятен

2.2 Ортогональный эксперимент процессовых параметров

основные параметры обработки для импульсирующих лазерная точечная сварка включающими пиковую мощность лазера мощность, ширина импульса и количество дефокуса. Проведён на 0,5 мм 6061 алюминиевой сплаве. пиковая мощность относительно мала, в результате чего место сварки меньше тяговая сила 3 н. когда пиковая мощность лазера 3600 w, есть брызги на поверхности сварки шва, и сила тяги места сварки также низкая, при 4 н. когда ширина импульса 3 мс, диаметр места сварки меньше, а сила тяги меньше, при 3 н. когда ширина импульса составляет 9 мс, диаметр точка сварки 0,9 мм, что превышает диапазон сварки на 0,6 ~ 0,8 мм. когда дефокус 0, из-за большого Плотность мощности, есть брызги на сварной шва, и внешний вид не Однако, когда дефокус составляет 6 мм, из-за резкого падения плотность мощности, сила тяги на точка сварки ниже, при 4 n. три уровня Эти факторы показаны в таблице 2.

Таб.2 Факторы и уровни импульсной лазерной точечной сварки

основными параметрами процесса однорежимной лазерной спиральной сварки из волокон являются средняя мощность лазера, скорость сварки и размеры дефокуса, когда средний лазер мощность 500 Вт, сила тяги в точке сварки ниже, при 4 н; когда средний мощность лазера 900 Вт, некоторые материал брызги, и сила тяги на точка сварки также ниже, при 3 n; когда скорость сварки 90 мм/с, накопление тепла слишком высокий, в результате чего материал сгорает, а сила тяги в точке сварки ниже, при 5 н ;при скорости сварки 170 мм/с накопление тепла меньше, как ширина и глубина сварки меньше, а сила тяги в точке сварки ниже, в 4 n; когда количество дефокусирования равняется 0, плотность мощности выше, вызывая брызги на Сварный шва, который не может соответствовать требованиям внешнего вида; В результате резкого падения плотности мощности, тяговая сила на точка сварки ниже, при 4 n. В таблице 3 показаны факторы и три уровня.

Таб.3 факторы и уровни однорежимной лазерной спиральной сварки из волокон

Трехуровневый ортогональный эксперимент импульсного лазерная точечная сварка включает девять наборов ,когда пиковая мощность составляет 3000 Вт, ширина импульса 8 мс, а количество дефокусирования 1 мм, сила тяги точки сварки достигает своего пика при 17 n ,Это... считаются оптимальными параметрами процесса. для коэффициента пикового лазера мощность (а), есть три эксперимента, проведенных с уровень 1 (a=2500 w), сложить силу тяги с точки сварки от этих 3 эксперименты для получения статистического количества k1=35, при выборе уровня 2 сумма прочность на протяжении сварных точек - статистическая сумма k2=46, когда уровень 3 выбирается, сумма равна статистическое общее число k3=33, чем больше статистическое значение k, тем выше сила тяги на этом уровне ，наибольшее значение - k2 ，Это указывает на то, что когда фактор a при уровне 2 (a = 3000 w) прочность на растяжение точки сварки является наибольшей; Аналогичным образом, статистическое значение k прочности натяжения точки сварки других факторы (ширина импульса, дефокус) может быть получен, как показано в таблице 4. с r, чем меньше значение r, тем меньше влияние этого фактора на прочность на тягу точка сварки ；И наоборот, чем больше значение r, тем больше влияние этого фактора. на прочность на растяжение точки сварки. из таблицы 4, это Можно увидеть, что факторы влияющие на прочность натяжения точки сварки, в порядке важности: пиковая мощность, Ширина импульса и дефокусировка.

Таб.4 результаты ортогонального эксперимента с импульсной лазерной точечной сваркой

трехфакторный, трехуровневый ортогональный эксперимент однорежимной спиральной линии лазера из волокон В целом, сварка состоит из 9 групп. скорость 160 мм/с, и размеры дефокуса 1 мм, прочность на растяжение сварки точка достигает наивысшего значения 47 n, что является оптимальным параметром процесса.

когда средний коэффициент мощности лазера g устанавливается на уровне 1 (a=600 w), образуются в общей сложности 3 экспериментальные группы,прочность на тягу этих 3 групп точек сварки суммируются вместе, чтобы получить статистику f1=98; аналогично можно получить статистику Из значения диапазона можно увидеть, что факторами, влияющими на размер сварного соединения, являются, от первичного до вторичного, дефокус, средняя мощность и скорость сварки.

2.3 Анализ внешнего вида и микроструктуры сварки

На рисунке 3a показано поперечное сечение точечной сварки в пределах оптимальных параметров процесса для импульсируемой лазерной точечной сварки, ширина поверхности сварного шва большая, но по мере увеличения глубины синтеза ширина сварного шва у

Таб.5 результаты ортогонального эксперимента с однорежимной спиральной сваркой

фиг.3 поперечный сечение точки сварки

Рисунок 4а представляет металлографическую структуру 6061 алюминиевого сплава материнского материала. размер зерна неравномерен, форма нерегулярная, а зерна относительно большие, что является типичной "ал" структурой . на рисунке 4b показана микроструктура центра шва с оптимальными параметрами процесса лазерной импульсной точечной сварки. он имеет дендритическую структуру алюминиевого сплава. размер зерна значительно улучшился по сравнению с материнским материалом 6061 алюми

фиг.4 микроструктура места сварки

3 заключение

6063 алюминиевый сплав был сварен отдельно с использованием методов импульсной лазерной точечной сварки и одномодной лазерной спиральной сварки, и был проведен опыт ортогональной оптимизации. максимальная сила тяги точек сварки, достигнутая импульсной ла

появление результатов пульса лазерная точечная сварка и однорежимная лазерная спиральная сварка из волокон при оптимальных параметрах процесса практически идентична, без существенных различий; также нет заметных расхождений в металлургической структуре и размерах зернаширина шва сварки между верхним и нижним слоями материала в одноре